CN116163745A - 一种用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的crd施工方法 - Google Patents

一种用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的crd施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，涉及隧道技术领域。该施工方法，其包括以下步骤：步骤一：隧道开挖至标准暗挖断面与矩形断面接口处时，进行第一阶段全断面WSS深孔注浆；步骤二：开挖隧道左侧导洞，对左侧导洞铺设导洞防水层，浇筑二次衬砌，待二次衬砌混凝土达到强度后，架设临时钢支撑；步骤三：左侧导洞开挖完成后，采用步骤二的方式开挖右侧导洞；步骤四：根据监测情况拆除临时钢支撑。本发明调整了二次衬砌的施作顺序，有效减少了密贴下穿过程中既有车站沉降变形，解决了施工扰动过大造成既有车站结构开裂或轨道差异沉降的问题。

Description

一种用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法
技术领域
本发明涉及隧道技术领域，具体涉及一种用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法。
背景技术
随着城市轨道交通的快速发展，越来越多的地铁新建线路不可避免的穿越既有建筑和地下设施，这些既有建筑设施的存在给地铁新线的修建带来了巨大的挑战。为了实现不同线路之间的快捷换乘，设计人员通常要求新建线路与既有车站之间的竖向间距尽可能达到最小，因此在设计过程中，新建地铁线路密贴下穿既有车站逐渐成为优先考虑的结构形式。
新建地铁隧道密贴下穿施工过程中，不可避免的改变了既有车站原有的受力状态，这必将对既有车站的正常运营和结构安全产生影响。施工中若既有运营线路变形过大，将导致列车运行时产生颠簸、摇晃等问题不断出现，严重时甚至威胁人们的生命安全。因此，新建地铁线路在密贴下穿既有车站时，必须严格控制施工扰动，局部地区甚至要求零沉降施工扰动，以确保既有车站能够正常运营。而西安地区多为黄土地层，本身具有水敏性强、稳定性差和抗剪强度低等工程特性，因此这种异常严格的变形控制要求给黄土区密贴下穿既有车站施工带来了巨大的挑战。
目前密贴下穿施工多采用浅埋暗挖法，常用的工法有全断面法、台阶法、中隔壁法（CD）及交叉中隔壁法（CRD），但以上工法在控制既有车站变形方面仍然存在不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，以解决现有浅埋暗挖工法对于上方密贴既有车站，施工扰动过大造成既有车站结构开裂或轨道差异沉降的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
步骤一：隧道开挖至标准暗挖断面与矩形断面接口处时，进行第一阶段全断面WSS深孔注浆；
步骤二：开挖隧道左侧导洞，对所述左侧导洞铺设导洞防水层，浇筑二次衬砌，待二次衬砌混凝土达到强度后，架设临时钢支撑；
步骤三：所述左侧导洞开挖完成后，采用步骤二的方法开挖右侧导洞；
步骤四：根据监测情况拆除临时钢支撑，下穿既有车站施工完成。
采用上述技术方案的有益效果为：左侧导洞开挖完成后，先施作左侧导洞的二次衬砌，右侧导洞开挖完成后，再施作右侧导洞的二次衬砌。本技术方案调整了二次衬砌的施作顺序，左侧导洞开挖完成后就施作二次衬砌，使先行侧导洞的二次衬砌结构提前进入环形封闭状态，充分发挥了二次衬砌在支护体系中的变形控制作用，增加了新建隧道的稳定性和承载能力，有效减少了密贴下穿过程中既有车站沉降变形，保证了既有车站正常运营和结构安全，解决了现有浅埋暗挖工法对于上方密贴既有车站，施工扰动过大造成既有车站结构开裂或轨道差异沉降的问题。
进一步地，步骤一中，所述WSS深孔注浆加固范围为下穿开挖段土体及开挖轮廓线周边3m范围内的地层；注浆长度为既有车站底板段及下穿段前方，在纵向上分段进行；钻孔顺序为先上后下、先外后内，浆液材料为体积比为1:1的水泥-水玻璃浆液。
采用上述技术方案的有益效果为：针对下穿段软弱黄土地层采用WSS深孔注浆进行超前加固，可以较好的改善下穿段土体的物理力学性质，提升了地层稳定性，进一步减少了导洞开挖对既有车站的施工扰动，确保既有车站沉降、轨道差异沉降被控制在规范允许的变形范围内。
进一步地，步骤一中，开挖前对掌子面进行超前探测，开挖下穿段之前的标准暗挖区间时进行注浆试验。
进一步地，步骤二中，开挖隧道左侧导洞的方法为：开挖左侧上导洞，施作所述左侧上导洞的初期支护；所述左侧上导洞开挖3m后开挖左侧下导洞，施作所述左侧下导洞的初期支护并预留左侧导洞水平中隔壁。
采用上述技术方案的有益效果为：与传统CRD法中后行导洞在先行导洞一段距离后施工，所有导洞施工完成后再施作二次衬砌相比，本技术方案调整了导洞开挖与二次衬砌施作的顺序。在施工时开挖并贯通了左侧上导洞和左侧下导洞，并及时施作左侧导洞二次衬砌，再对右侧导洞进行开挖的方式，减少了后续导洞开挖施工对既有车站的进一步扰动，避免了传统CRD法后行导洞和先行导洞同时施工对既有车站的双重影响，保障了在软弱黄土地层中进行密贴下穿既有车站这类高风险工程的安全性。
进一步地，在开挖所述左侧上导洞的过程中，将既有车站底板与所述左侧上导洞的初期支护之间的夹土层分别掏除，填充钢筋砼。
进一步地，步骤二和步骤三中，在开挖所述左侧导洞和所述右侧导洞时，导洞掌子面设置一定的坡度，依次进行挂网、架格栅钢架和喷射混凝土。
进一步地，步骤二和步骤三中，采用台阶法开挖所述左侧导洞和所述右侧导洞。
进一步地，步骤四中，根据既有车站变形监测情况拆除临时钢支撑，临时钢支撑一次拆除长度不超过6m。
进一步地，步骤二中，所述二次衬砌包括侧拱顶-侧墙处二次衬砌和仰拱处二次衬砌，所述侧拱顶-侧墙处二次衬砌和所述仰拱处二次衬砌的纵向长度为4-6m。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明调整了二次衬砌的施作顺序，左侧导洞开挖完成后就施作二次衬砌，使先行侧导洞的二次衬砌结构提前进入环形封闭状态，充分发挥了二次衬砌在支护体系中的变形控制作用，增加了新建隧道的稳定性和承载能力，有效减少了密贴下穿过程中既有车站沉降变形，保证了既有车站正常运营和结构安全，解决了现有浅埋暗挖工法对于上方密贴既有车站，施工扰动过大造成既有车站结构开裂或轨道差异沉降的问题。
（2）本发明与传统CRD法中后行导洞在先行导洞一段距离后施工，所有导洞施工完成后再施作二次衬砌相比，本技术方案调整了导洞开挖与二次衬砌施作的顺序。在施工时开挖并贯通了左侧上导洞和左侧下导洞，并及时施作左侧导洞二次衬砌，再对右侧导洞进行开挖的方式，减少了后续导洞开挖施工对既有车站的进一步扰动，避免了传统CRD法后行导洞和先行导洞同时施工对既有车站的双重影响，保障了在软弱黄土地层中进行密贴下穿既有车站这类高风险工程的安全性。
（3）本发明针对下穿段软弱黄土地层采用WSS深孔注浆进行超前加固，可以较好的改善下穿段土体的物理力学性质，提升了地层稳定性，进一步减少了导洞开挖对既有车站的施工扰动，确保既有车站沉降、轨道差异沉降被控制在规范允许的变形范围内。
附图说明
图1为本发明的标准暗挖断面与矩形断面接口处的示意图；
图2为本发明的初期支护的示意图；
图3为本发明的左侧导洞水平中隔壁的示意图；
图4为本发明的左侧导洞的二次衬砌的示意图；
图5为本发明的竖向临时中隔壁的示意图；
图6为本发明的右侧导洞水平中隔壁的示意图；
图7为本发明的临时钢支撑的示意图；
图8为本发明的右侧导洞水平中隔壁的示意图。
图中：1-左侧上导洞；2-左侧下导洞；3-右侧上导洞；4-右侧下导洞；5-既有车站底板；6-土体注浆加固区；7-初期支护；8-左侧导洞水平中隔壁；9-侧拱顶-侧墙处二次衬砌；10-仰拱处二次衬砌；11-临时钢支撑；12-竖向临时中隔壁；13-右侧导洞水平中隔壁。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，包括：
步骤一：请参照图1，隧道开挖至标准暗挖断面与矩形断面接口处时，临时封闭掌子面并向前打设长导管进行第一阶段全断面WSS深孔注浆，注浆完成后将标准暗挖断面扩挖成矩形断面。注浆加固要求开挖面土体无侧限抗压强度达到0.6MPa，周边土体的加固区达到1.2MPa，渗透系数不大于1×10-6cm\s；
具体的，开挖前对掌子面进行超前探测，开挖下穿段之前的标准暗挖区间时进行注浆试验。
在步骤一中，WSS深孔注浆加固范围为下穿开挖段土体及开挖轮廓线周边3m范围内的地层，注浆长度为既有车站底板段(20.7m)及下穿段前方(10.5m)。在纵向上分段进行，第一循环长9.2m、第二循环22m，注浆搭接长度为3m，注浆前进行临时封端，钻孔过程中先上后下、先外后内，搭设时最外侧三排径向间距0.5m、环向间距0.4m，内侧两排径向间距0.7m、环向间距0.5m，最外侧三排沿开挖轮廓线按14°、11°、9°外插角施做，加固开挖线外3m范围的土体，其余均垂直打设，密贴下穿过程中注浆压力不超过1MPa。
WSS深孔注浆浆液材料采用二重管AB、AC液，A液（水玻璃）、B液（磷酸）、C液（水泥浆），A液先后与B液、C液通过二重管端头的浆液混合器充分混合，分别合成AB液（水玻璃与磷酸混合液）、AC液（水玻璃与水泥浆混合液）。其中水泥水玻璃浆液体积比为1:1，水玻璃浓度为35Be，水泥浆水灰比采用1:1。
在注浆加固过程需根据既有车站结构变形监测信息及现场情况适当调整，以保证既有车站的正常运营和结构安全。应在下穿段之前的标准暗挖区间进行注浆试验，保证注浆加固效果。开挖前对掌子面进行超前探测，探明前方地层加固及注浆止水效果，根据探测情况采取有效措施，满足设计强度要求及无水条件后方可施工。
步骤二：请参照图2、图3和图4，依次开挖左侧上导洞1和左侧下导洞2，对左侧上导洞1和左侧下导洞2铺设导洞防水层，浇筑二次衬砌，二次衬砌包括侧拱顶-侧墙处二次衬砌9和仰拱处二次衬砌10，环向分2次施工，侧拱顶-侧墙处二次衬砌9和仰拱处二次衬砌10的纵向长度为4-6m，待二次衬砌混凝土达到强度后，架设临时钢支撑11；
采用台阶法开挖左侧导洞，开挖隧道左侧导洞的方法为：
S21：先开挖左侧上导洞1，施作左侧上导洞1的初期支护，开挖左侧上导洞1的过程中，将既有车站底板与左侧上导洞1的初期支护之间的夹土层分别掏除，填充钢筋砼，导洞开挖时应留3m已注浆加固土体作为下一轮纵向注浆的止浆墙；
S22：左侧上导洞1开挖3m后开挖左侧下导洞2，施作左侧下导洞2的初期支护并预留左侧导洞水平中隔壁；
S23：贯穿左侧上导洞1和左侧下导洞2后临时封端。
在开挖左侧上导洞1和左侧下导洞2的过程中，为稳定导洞掌子面，开挖时需要设置一定的坡度，然后挂网、架格栅钢架、喷射混凝土。格栅钢架采用洞外加工成品，洞内安装的施工模式。
在步骤二中，左侧上导洞1和左侧下导洞2的初期支护，完成后施作二次衬砌，二次衬砌采用全断面防水和防蚀钢筋混凝土的方式，防水保护层混凝土标号为C20细石，结构主体采用C35P10混凝土，二次衬砌厚度500mm。左左侧上导洞1和左侧下导洞2先进行仰拱二次衬砌混凝土施工，单次施作长度建议为16m，仰拱二次衬砌10完成并达到一定强度后拆除左侧导洞水平中隔壁8，单次破除长度6m。拆除水平中隔壁8后施作左侧导洞拱顶及侧墙处二次衬砌9，待拱顶及侧墙处二次衬砌9达到一定强度后拆除模板并架设临时钢支撑11。
在浇筑二次衬砌之前，先拆除左侧导洞水平中隔壁，左侧导洞水平中隔壁拆除与防水铺设、二次衬砌浇筑需对应进行，严禁超拆。当二次衬砌混凝土达到强度后，拆除模板，并架设临时钢支撑11(Φ400×5钢管@3m)。
步骤三：请参照图5、图6和图7，左侧导洞开挖完成后，采用步骤二的方法开挖右侧导洞；
采用台阶法开挖右侧导洞，开挖隧道右侧导洞的方法为：
S32：先开挖右侧上导洞3，施作右侧上导洞3的初期支护，开挖右侧上导洞3的过程中，将既有车站底板与右侧上导洞3的初期支护之间的夹土层分别掏除，填充钢筋砼，导洞开挖时应留3m已注浆加固土体作为下一轮纵向注浆的止浆墙；
S32：右侧上导洞3开挖3m后开挖右侧下导洞4，施作右侧下导洞4的初期支护并预留右侧导洞水平中隔壁13和竖向临时中隔壁12；
S33：贯穿右侧上导洞3和右侧下导洞4后临时封端。
待右侧上导洞3和右侧下导洞4贯通后，进行清底及破除仰拱以上1.5m范围内竖向临时中隔壁12下部，一次破除长度16m，对右侧导洞仰拱进行基面处理并施作仰拱处防水层。待防水层满足施工条件后施作右侧仰拱二次衬砌，单次浇筑长度为16m，仰拱二次衬砌达到一定强度后破右侧导洞水平中隔壁13，单次破除长度6m，施作侧墙防水层及右侧边墙及拱顶二次衬砌，最终完成二次衬砌环形封闭。
步骤四：请参照图8，根据监测情况拆除临时钢支撑11，根据既有车站变形监测情况拆除临时钢支撑11，临时钢支撑11一次拆除长度不超过6m，下穿既有车站施工完成。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
步骤一：隧道开挖至标准暗挖断面与矩形断面接口处时，进行第一阶段全断面WSS深孔注浆；
步骤二：开挖隧道左侧导洞，对所述左侧导洞铺设导洞防水层，浇筑二次衬砌，待二次衬砌混凝土达到强度后，架设临时钢支撑（11）；
步骤三：所述左侧导洞开挖完成后，采用步骤二的方法开挖右侧导洞；
步骤四：根据监测情况拆除临时钢支撑（11），下穿既有车站施工完成。
2.根据权利要求1所述的用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，步骤一中，所述WSS深孔注浆加固范围为下穿开挖段土体及开挖轮廓线周边3m范围内的地层；注浆长度为既有车站底板（5）段及下穿段前方，在纵向上分段进行；钻孔顺序为先上后下、先外后内，浆液材料为体积比为1:1的水泥-水玻璃浆液。
3.根据权利要求1所述的用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，步骤一中，开挖前对掌子面进行超前探测，开挖下穿段之前的标准暗挖区间时进行注浆试验。
4.根据权利要求1所述的用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，步骤二中，开挖隧道左侧导洞的方法为：开挖左侧上导洞（1），施作所述左侧上导洞（1）的初期支护（7）；所述左侧上导洞（1）开挖3m后开挖左侧下导洞（2），施作所述左侧下导洞（2）的初期支护（7）并预留左侧导洞水平中隔壁（8）。
5.根据权利要求4所述的用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，在开挖所述左侧上导洞（1）的过程中，将既有车站底板（5）与所述左侧上导洞（1）的初期支护（7）之间的夹土层分别掏除，填充钢筋砼。
6.根据权利要求1所述的用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，步骤二和步骤三中，在开挖所述左侧导洞和所述右侧导洞时，导洞掌子面设置一定的坡度，依次进行挂网、架格栅钢架和喷射混凝土。
7.根据权利要求1所述的用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，步骤二和步骤三中，采用台阶法开挖所述左侧导洞和所述右侧导洞。
8.根据权利要求1所述的用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，步骤四中，根据既有车站变形监测情况拆除临时钢支撑（11），临时钢支撑（11）一次拆除长度不超过6m。
9.根据权利要求1至8任一项所述的用于黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站的CRD施工方法，其特征在于，步骤二中，所述二次衬砌包括侧拱顶-侧墙处二次衬砌（9）和仰拱处二次衬砌（10），所述侧拱顶-侧墙处二次衬砌（9）和所述仰拱处二次衬砌（10）的纵向长度为4-6m。
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